Syntaxe du langage Python (boucles, tests, fonctions)#
Avec les variables, les boucles et les fonctions, on connaît suffisamment d’éléments pour écrire des programmes. Le plus difficile n’est pas forcément de les comprendre mais plutôt d’arriver à découper un algorithme complexe en utilisant ces briques élémentaires. C’est l’objectif des chapitres centrés autour des exercices. Toutefois, même si ce chapitre présente les composants élémentaires du langage, l’aisance qu’on peut acquérir en programmation vient à la fois de la connaissance du langage mais aussi de la connaissance d’algorithmes standards comme celui du tri ou d’une recherche dichotomique. C’est cette connaissance tout autant que la maîtrise d’un langage de programmation qui constitue l’expérience en programmation.
Les trois concepts des algorithmes#
Les algorithmes sont composés d’instructions, ce sont des opérations élémentaires que le processeur exécute selon trois schémas :
la séquence |
enchaînement des instructions les unes à la suite des autres : passage d’une instruction à la suivante |
le saut |
passage d’une instruction à une autre qui n’est pas forcément la suivante (c’est une rupture de séquence) |
le test |
choix entre deux instructions |
Le saut n’apparaît plus de manière explicite dans les langages évolués car il est une source fréquente d’erreurs. Il intervient dorénavant de manière implicite au travers des boucles qui combinent un saut et un test. On écrit toujours ceci avec les langages les plus récents :
initialisation de la variable moy à 0faire pour i allant de 1 à Nmoy reçoit moy + nimoy reçoit moy / N
Et ceci est traduit par :
ligne 1 : initialisation de la variable moy à 0ligne 2 : initialisation de la variable i à 1ligne 3 : moy reçoit moy + niligne 4 : i reçoit i + 1ligne 5 : si i est inférieur ou égal à N alors aller à la ligne 3ligne 6 : moy reçoit moy / N
Tout programme peut se résumer à ces trois concepts. Chaque langage les met en place avec sa propre syntaxe et parfois quelques nuances mais il est souvent facile de les reconnaître même dans des langages inconnus. Le calcul d’une somme décrit plus haut et écrit en python correspond à l’exemple suivant :
<<<
t = [0, 1, 2, 3, 4]
N = 5
moy = 0
for i in range(1, N + 1): # de 1 à N+1 exclu --> de 1 à N inclus
moy += t[i - 1] # le premier indice est 0 et non 1
moy /= N
print(moy)
>>>
2.0
Le premier élément de cette syntaxe est constituée de ses mots-clés
for
et in
et des symboles =
, +=
, /=
,
[
, ]
, (
, )
, :
. La fonction
iskeyword
permet de savoir si un mot-clé donné fait partie du langage python.
Même si les modules seront décrits plus tard, la syntaxe
suivante reste accessible :
<<<
import keyword
print(keyword.iskeyword("for")) # affiche True
print(keyword.iskeyword("until")) # affiche False
>>>
True
False
Le programme suivant permet de récupérer la liste des mots-clés du langage :
<<<
import keyword
print("\n".join(keyword.kwlist))
>>>
False
None
True
and
as
assert
async
await
break
class
continue
def
del
elif
else
except
finally
for
from
global
if
import
in
is
lambda
nonlocal
not
or
pass
raise
return
try
while
with
yield
A cela s’ajoutent les symboles :
+ - * ** / // %
< > == <= >= !=
<< >> & | \ ~ ^
= += -= *= /= //= %= **=
|= &= <<= >>= ~= ^=
( ) [ ] { }
" """ ' '''
, : .
#
@ @=
Les espaces entre les mots-clés et les symboles ont peu d’importance, il peut n’y en avoir aucun comme dix. Les espaces servent à séparer un mot-clé, un nombre d’une variable. Les mots-clés et les symboles définissent la grammaire du langage python. Toutes ces règles sont décrites dans un langage un peu particuilier par la page Full Grammar specification.
Les fonctions builtin ne font pas partie de la grammaire du langage même si elles sont directement accessibles comme la fonction abs qui retourne la valeur absolue d’un nombre. C’est un choix d’implémentation du programme qui interprète le langage mais absent de la grammaire.
Tests#
Définition et syntaxe#
Définition D1 : test
Les tests permettent d’exécuter des instructions différentes selon la valeur d’une condition logique.
Syntaxe :
Syntaxe S1 : Tests
if condition1 :
instruction1
instruction2
...
else :
instruction3
instruction4
...
La clause else
est facultative. Lorsque la condition condition1
est fausse et qu’il
n’y a aucune instruction à exécuter dans ce cas, la clause else
est inutile.
La syntaxe du test devient :
if condition1 :
instruction1
instruction2
...
S’il est nécessaire d’enchaîner plusieurs tests d’affilée,
il est possible de condenser l’écriture avec le mot-clé elif
:
if condition1 :
instruction1
instruction2
...
elif condition2 :
instruction3
instruction4
...
elif condition3 :
instruction5
instruction6
...
else :
instruction7
instruction8
...
Le décalage des instructions par rapport aux lignes contenant les mots-clés
if
, elif
, else
est très important : il fait partie de la syntaxe du langage
et s’appelle l”indentation.
Celle-ci permet de grouper les instructions ensemble. Le programme suivant est syntaxiquement
correct même si le résultat n’est pas celui désiré.
<<<
x = 1
if x > 0:
signe = 1
print("le nombre est positif")
else:
signe = -1
print("le nombre est négatif") # ligne mal indentée (au sens de l'algorithme)
print("signe = ", signe)
>>>
le nombre est positif
le nombre est négatif
signe = 1
Une ligne est mal indentée : print("le nombre est négatif")
.
Elle ne devrait être exécutée que si la condition x>0
n’est pas vérifiée.
Le fait qu’elle soit alignée avec les premières instructions du programme fait que son
exécution n’a plus rien à voir avec cette condition. La programme répond de manière erronée.
Dans certains cas, l’interpréteur python ne sait pas à quel bloc attacher une instruction, c’est le cas de l’exemple suivant, la même ligne a été décalée de deux espaces, ce qui est différent de la ligne qui précède et de la ligne qui suit.
x = 1
if x > 0:
signe = 1
print("le nombre est positif")
else:
signe = -1
print("le nombre est négatif") # ligne mal indentée (au sens de la grammaire)
print("signe = ", signe)
L’interpréteur retourne l’erreur suivante :
File "test.py", line 7
print("le nombre est négatif")
^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level
Comparaisons possibles#
Les comparaisons possibles entre deux entités sont avant tout numériques mais ces opérateurs peuvent être définis pour tout type (voir Classes), notamment sur les chaînes de caractères pour lesquelles les opérateurs de comparaison transcrivent l’ordre alphabétique.
|
inférieur, supérieur |
|
inférieur ou égal, supérieur ou égal |
|
égal, différent |
|
|
|
appartient, n’appartient pas |
Opérateurs logiques#
Il existe trois opérateurs logiques qui combinent entre eux les conditions.
|
négation |
|
et logique |
|
ou logique |
La priorité des opérations numériques est identique à celle rencontrée en mathématiques.
L’opérateur puissance vient en premier, la multiplication/division ensuite puis l’addition/soustraction.
Ces opérations sont prioritaires sur les opérateurs de comparaisons (>
, <
, ==
, …)
qui sont eux-mêmes sur les opérateurs logiques not
, and
, or
.
Il est tout de même conseillé d’ajouter des parenthèses en cas de doute.
C’est ce qu décrit la page Operator precedence.
Ecriture condensée (test)#
Il existe deux écritures condensées de tests. La première consiste à écrire un test et l’unique instruction qui en dépend sur une seule ligne.
if condition :
instruction1
else :
instruction2
Ce code peut tenir en deux lignes :
if condition : instruction1
else : instruction2
Le second cas d’écriture condensée concerne les comparaisons enchaînées.
Le test if 3 < x and x < 5 : instruction
peut être condensé par if 3 < x < 5 : instruction
.
Il est ainsi possible de juxtaposer autant de comparaisons que nécessaire :
if 3 < x < y < 5 : instruction
.
Le mot-clé in
permet également de condenser certains tests lorsque la
variable à tester est entière. if x == 1 or x == 6 or x == 50 :
peut être résumé simplement par if x in (1,6,50) :
ou if x in {1,6,50}:
pour les grandes listes.
Exemple (test)#
L’exemple suivant associe à la variable signe
le signe de la variable x
.
<<<
x = -5
if x < 0:
signe = -1
elif x == 0:
signe = 0
else:
signe = 1
print(signe)
>>>
-1
Son écriture condensée lorsqu’il n’y a qu’une instruction à exécuter :
<<<
x = -5
if x < 0:
signe = -1
elif x == 0:
signe = 0
else:
signe = 1
print(signe)
>>>
-1
Le programme suivant saisit une ligne au clavier et dit si c’est « oui » ou « non » qui a été saisi.
La fonction input()
retourne
ce qui vient de l’utilisateur :
s = input ("dites oui : ") # voir remarque suivante
if s == "oui" or s [0:1] == "o" or s [0:1] == "O" or s == "1" :
print "oui"
else:
print "non"
La fonction input()
invite l’utilisateur d’un programme à saisir une réponse lors de l’exécution du programme.
Tant que la touche entrée n’a pas été pressée, l’exécution du programme ne peut continuer.
Cette fonction est en réalité peu utilisée. Les interfaces graphiques sont
faciles d’accès en python, on préfère donc saisir une réponse via une fenêtre plutôt
qu’en ligne de commande. L’exemple suivant montre comment remplacer cette fonction à l’aide d’une fenêtre graphique.
import tkinter
def question(legende):
reponse = [""]
root = tkinter.Tk ()
root.title("pseudo input")
tkinter.Label(text=legende).pack(side=tkinter.LEFT)
s = tkinter.Entry(text="def", width=80)
s.pack(side=tkinter.LEFT)
def rget():
reponse[0] = s.get ()
root.destroy()
tkinter.Button(text="ok", command=rget).pack(side=tkinter.LEFT)
root.mainloop()
return(reponse[0])
print("réponse ", question("texte de la question"))
On peut améliorer la fonction question
en précisant une valeur par défaut par exemple (voir tkinter à ce sujet).
Le programme affiche la fenêtre suivante :
None, True et 1#
L’écriture de certains tests peut encore être réduite lorsqu’on
cherche à comparer une variable entière, booléenne ou None
comme le précise
la table suivant :
type |
test |
test équivalent |
---|---|---|
bool |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Passer, instruction pass
#
Dans certains cas, aucune instruction ne doit être exécutée même si un
test est validé. En python, le corps d’un test ne peut être vide,
il faut utiliser l’instruction pass
. Lorsque celle-ci est manquante,
python affiche un message d’erreur.
Syntaxe S2 : Instruction pass
signe = 0
x = 0
if x < 0: signe = -1
elif x == 0:
pass # signe est déjà égal à 0
else :
signe = 1
Dans ce cas précis, si l’instruction pass
est oubliée,
l’interpréteur python génère l’erreur suivante :
File "nopass.py", line 6
else :
^
IndentationError: expected an indented block
Boucles#
Boucle B1 : test
Les boucles permettent de répéter une séquence d’instructions tant qu’une certaine condition est vérifiée.
Le langage python propose deux types de boucles.
La boucle while
suit scrupuleusement la définition précédent.
La boucle for
est une boucle while
déguisée (voir Boucle for),
elle propose une écriture simplifiée pour répéter la même séquence
d’instructions pour tous les éléments d’un ensemble.
Boucle while#
L’implémentation d’une boucle de type while
suit le schéma d’écriture suivant :
Syntaxe S3 : Boucle while
while cond :
instruction 1
...
instruction n
Où cond
est une condition qui détermine la poursuite de la répétition
des instructions incluses dans la boucle. Tant que celle-ci est vraie,
les instructions 1 à n sont exécutées.
Tout comme les tests, l’indentation joue un rôle important.
Le décalage des lignes d’un cran vers la droite par rapport à l’instruction while
permet de les inclure dans la boucle comme le montre l’exemple suivant.
<<<
n = 0
while n < 3:
print("à l'intérieur ", n)
n += 1
print("à l'extérieur ", n)
>>>
à l'intérieur 0
à l'intérieur 1
à l'intérieur 2
à l'extérieur 3
Les conditions suivent la même syntaxe que celles définies lors des tests (voir Comparaisons possibles). A moins d’inclure l’instruction break qui permet de sortir prématurément d’une boucle, la condition qui régit cette boucle doit nécessairement être modifiée à l’intérieur de celle-ci. Dans le cas contraire, on appelle une telle boucle une boucle infinie puisqu’il est impossible d’en sortir.
L’exemple suivant contient une boucle infinie car le symbole =
est manquant dans
la dernière instruction. La variable n
n’est jamais modifiée et
la condition n<3
toujours vraie.
n = 0
while n < 3 :
print(n)
n + 1 # n n'est jamais modifié, l'instruction correcte serait n += 1
Boucle for#
L’implémentation d’une boucle de type for
suit le schéma d’écriture suivant :
Syntaxe S4 : Boucle for
for x in ensemble:
instruction 1
...
instruction n
Où x
est un élément de l’ensemble ensemble
. Les instructions 1 à n sont exécutées pour
chaque élément x
de l’ensemble ensemble
. Cet ensemble peut être une chaîne de caractères,
un tuple, une liste, un dictionnaire, un set ou tout autre type incluant des itérateurs
qui sont présentés au chapitre Classes.
Tout comme les tests, l’indentation est importante.
L’exemple suivant affiche tous les éléments d’un tuple à l’aide d’une boucle for
.
<<<
t = (1, 2, 3, 4)
for x in t: # affiche les nombres 1,2,3,4
print(x) # chacun sur une ligne différente
>>>
1
2
3
4
Lors de l’affichage d’un dictionnaire, les éléments n’apparaissent pas triés ni dans l’ordre dans lequel ils y ont été insérés. L’exemple suivant montre comment afficher les clés et valeurs d’un dictionnaire dans l’ordre croissant des clés.
<<<
d = {1: 2, 3: 4, 5: 6, 7: -1, 8: -2}
print(d) # affiche le dictionnaire {8: -2, 1: 2, 3: 4, 5: 6, 7: -1}
k = list(d.keys())
print(k) # affiche les clés [8, 1, 3, 5, 7]
k.sort()
print(k) # affiche les clés triées [1, 3, 5, 7, 8]
for x in k: # affiche les éléments du dictionnaire
print(x, ":", d[x]) # triés par clés croissantes
>>>
{1: 2, 3: 4, 5: 6, 7: -1, 8: -2}
[1, 3, 5, 7, 8]
[1, 3, 5, 7, 8]
1 : 2
3 : 4
5 : 6
7 : -1
8 : -2
Le langage python propose néanmoins la fonction sorted
qui réduit l’exemple suivant en trois lignes:
<<<
d = {1: 2, 3: 4, 5: 6, 7: -1, 8: -2}
for x in sorted(d): # pour les clés dans l'ordre croissant
print(x, ":", d[x])
>>>
1 : 2
3 : 4
5 : 6
7 : -1
8 : -2
La boucle la plus répandue est celle qui parcourt des indices entiers
compris entre 0 et n-1. On utilise pour cela la boucle for
et la fonction
range comme dans l’exemple qui suit.
<<<
sum = 0
N = 10
for n in range(0, N): # va de 0 à N exclu
sum += n # additionne tous les entiers compris entre 0 et N-1
>>>
Ou encore pour une liste quelconque :
<<<
li = [4, 5, 3, -6, 7, 9]
sum = 0
for n in range(0, len(li)): # va de 0 à len(li) exclu
sum += li[n] # additionne tous les éléments de li
>>>
Listes, boucle for, liste en extension#
Le paragraphe Boucles et listes a montré comment le mot-clé for
peut être utilisé pour simplifier la création d’une liste à partir d’une autre.
La syntaxe d’une liste en extension
suit le schéma suivant :
Syntaxe S5 : Liste en extension
[ expression for x in ensemble ]
Où expression
est une expression numérique incluant ou non x
,
la variable de la boucle, ensemble
est un ensemble d’éléments, tuple, liste, dictionnaire, set
ou tout autre chose qui peut être parcouru.
Cette syntaxe permet de résumer en une ligne la création de la séquence
y
du programme suivant.
<<<
y = list()
for i in range(0, 5):
y.append(i + 1)
print(y) # affiche [1,2,3,4,5]
y = [i + 1 for i in range(0, 5)] # résume trois lignes du programme précédent
print(y) # affiche [1,2,3,4,5]
>>>
[1, 2, 3, 4, 5]
[1, 2, 3, 4, 5]
Un autre exemple de cette syntaxe réduite a été présenté au paragraphe Boucles et listes. Cette écriture condensée est bien souvent plus lisible même si tout dépend des préférences de celui qui programme. Elle peut être étendue au dictionnaire.
<<<
y = {i: i + 1 for i in range(0, 5)}
print(y)
>>>
{0: 1, 1: 2, 2: 3, 3: 4, 4: 5}
Itérateurs#
Toute boucle for
peut s’appliquer sur un objet muni d’un itérateur
tels que les chaînes de caractères, tuples, les listes, les dictionnaires, les ensembles.
<<<
d = ["un", "deux", "trois"]
for x in d:
print(x) # affichage de tous les éléments de d
>>>
un
deux
trois
Cette syntaxe réduite a déjà été introduite pour les listes et les dictionnaires
au chapitre précédent. Il existe une version équivalente avec la boucle
while
utilisant de façon explicite les itérateurs. Il peut être utile de lire
le chapitre suivant sur les classes et le chapitre Exceptions sur les exceptions
avant de revenir sur la suite de cette section qui n’est de toutes façons pas essentielle.
L’exemple précédent est convertible en une boucle while
en faisant apparaître
explicitement les itérateurs (voir Itérateurs).
Un itérateur est un objet qui permet de parcourir aisément un ensemble.
La fonction it = iter(e)
permet d’obtenir un itérateur it
sur l’ensemble e
.
L’appel à l’instruction it.next()
parcourt du premier élément jusqu’au
dernier en retournant la valeur de chacun d’entre eux. Lorsqu’il
n’existe plus d’élément, l’exception StopIteration
est déclenchée
(voir Exceptions). Il suffit de l’intercepter pour
mettre fin au parcours.
<<<
d = ["un", "deux", "trois"]
it = iter(d) # obtient un itérateur sur d
while True:
try:
x = next(it) # obtient l'élément suivant, s'il n'existe pas
except StopIteration:
break # déclenche une exception
print(x) # affichage de tous les éléments de d
>>>
un
deux
trois
Plusieurs variables de boucles#
Jusqu’à présent, la boucle for
n’a été utilisée qu’avec une seule variable de boucle,
comme dans l’exemple suivant où on parcourt une liste de tuple pour les afficher.
<<<
d = [(1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1)]
for v in d:
print(v)
>>>
(1, 0, 0)
(0, 1, 0)
(0, 0, 1)
Lorsque les éléments d’un ensemble sont des tuples, des listes, des dictionnaires ou des ensembles composés de taille fixe, il est possible d’utiliser une notation qui rappelle les affectations multiples (voir Affectations multiples). L’exemple précédent devient dans ce cas :
<<<
d = [(1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1)]
for x, y, z in d:
print(x, y, z)
>>>
1 0 0
0 1 0
0 0 1
Cette écriture n’est valable que parce que chaque élément de la liste d
est un tuple composé de trois nombres. Lorsqu’un des éléments est de taille
différente à celle des autres, comme dans l’exemple suivant, une erreur survient.
<<<
d = [(1, 0, 0), (0, 1, 0, 6), (0, 0, 1)] # un élément de taille quatre
for x, y, z in d:
print(x, y, z)
>>>
1 0 0
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 6, in <module>
File "", line 4, in run_python_script_139790771044928
ValueError: too many values to unpack (expected 3)
Cette syntaxe est très pratique associée à la fonction zip
(voir Collage de séquences, fonction zip).
Il est alors possible de parcourir plusieurs séquences
(tuple, liste, dictionnaire, ensemble) simultanément.
<<<
a = range(0, 5)
b = [x**2 for x in a]
for x, y in zip(a, b):
print(y), " est le carré de ", x
# affichage à droite
>>>
0
1
4
9
16
Ecriture condensée (for)#
Comme pour les tests, lorsque les boucles ne contiennent
qu’une seule instruction, il est possible de l’écrire sur
la même ligne que celle de la déclaration de la boucle
for
ou while
.
<<<
d = ["un", "deux", "trois"]
for x in d:
print(x) # une seule instruction
>>>
un
deux
trois
Il existe peu de cas où la boucle while
s’écrit sur une ligne
car elle inclut nécessairement une instruction permettant de
modifier la condition d’arrêt.
<<<
d = ["un", "deux", "trois"]
i = 0
while d[i] != "trois":
i += 1
print("trois a pour position ", i)
>>>
trois a pour position 2
Pilotage d’une boucle : continue#
Pour certains éléments d’une boucle, lorsqu’il n’est pas nécessaire d’exécuter toutes les instructions, il est possible de passer directement à l’élément suivant ou l’itération suivante. Le programme suivant utilise le crible d’Eratosthène pour dénicher tous les nombres premiers compris entre 1 et 99.
Aparté sur le crible d’Eratosthène
Le crible d’Eratosthène est un algorithme permettant de déterminer les nombres premiers. Pour un nombre premier p, il paraît plus simple de considérer tous les entiers de à 1 pour savoir si l’un d’eux divise p. C’est ce qu’on fait lorsqu’on doit vérifier le caractère premier d’un seul nombre. Pour plusieurs nombres à la fois, le crible d’Eratosthène est plus efficace : au lieu de s’intéresser aux diviseurs, on s’intéresse aux multiples d’un nombre. Pour un nombre i, on sait que , , … ne sont pas premiers. On les raye de la liste. On continue avec , , …
<<<
d = dict()
for i in range(1, 100): # d [i] est vrai si i est un nombre premier
d[i] = True # au début, comme on ne sait pas, on suppose
# que tous les nombres sont premiers
for i in range(2, 100):
# si d [i] est faux,
if not d[i]:
continue # les multiples de i ont déjà été cochés
# et peut passer à l'entier suivant
for j in range(2, 100):
if i * j < 100:
d[i * j] = False # d [i*j] est faux pour tous les multiples de i
# inférieurs à 100
print("liste des nombres premiers")
for i in d:
if d[i]:
print(i)
>>>
liste des nombres premiers
1
2
3
5
7
11
13
17
19
23
29
31
37
41
43
47
53
59
61
67
71
73
79
83
89
97
Ce programme est équivalent au suivant :
<<<
d = dict()
for i in range(1, 100):
d[i] = True
for i in range(2, 100):
if d[i]:
for j in range(2, 100):
if i * j < 100:
d[i * j] = False
print("liste des nombres premiers")
for i in d:
if d[i]:
print(i)
>>>
liste des nombres premiers
1
2
3
5
7
11
13
17
19
23
29
31
37
41
43
47
53
59
61
67
71
73
79
83
89
97
Le mot-clé continue
évite de trop nombreuses indentations et
rend les programmes plus lisibles.
Pilotage d’une boucle : break#
Lors de l’écriture d’une boucle while
, il n’est pas toujours
adéquat de résumer en une seule condition toutes les raisons pour
lesquelles il est nécessaire d’arrêter l’exécution de cette boucle.
De même, pour une boucle for
, il n’est pas toujours utile de
visiter tous les éléments de l’ensemble à parcourir. C’est le cas
par exemple lorsqu’on recherche un élément, une fois qu’il a été
trouvé, il n’est pas nécessaire d’aller plus loin.
L’instruction break
permet de quitter l’exécution d’une boucle.
<<<
l = [6, 7, 5, 4, 3]
n = 0
c = 5
for x in l:
if x == c:
break # l'élément a été trouvé, on sort de la boucle
n += 1 # si l'élément a été trouvé, cette instruction
# n'est pas exécutée
print("l'élément ", c, "est en position ", n)
>>>
l'élément 5 est en position 2
Si deux boucles sont imbriquées, l’instruction break
ne sort que
de la boucle dans laquelle elle est insérée. L’exemple suivant
vérifie si un entier est la somme des carrés de deux entiers
compris entre 1 et 20.
<<<
ens = range(1, 21)
n = 53
for x in ens:
for y in ens:
c = x * x + y * y
if c == n:
break
if c == n:
break # cette seconde instruction break est nécessaire
# pour sortir de la seconde boucle
# lorsque la solution a été trouvée
if c == n:
# le symbole \ permet de passer à la ligne sans changer d'instruction
print(
n,
" est la somme des carrés de deux entiers :",
x,
"*",
x,
"+",
y,
"*",
y,
"=",
n,
)
else:
print(n, " n'est pas la somme des carrés de deux entiers")
>>>
53 est la somme des carrés de deux entiers : 2 * 2 + 7 * 7 = 53
Fin normale d’une boucle : else#
Le mot-clé else
existe aussi pour les boucles et
s’utilise en association avec le mot-clé break
.
L’instruction else
est placée à la fin d’une boucle,
indentée au même niveau que for
ou while
. Les lignes
qui suivent le mot-clé else
ne sont exécutées que si
aucune instruction break
n’a été rencontrée dans le
corps de la boucle. On reprend l’exemple du paragraphe précédent.
On recherche cette fois-ci la valeur 1 qui ne se trouve pas dans
la liste L
. Les lignes suivant le test if x == c
ne seront jamais exécutées au contraire de la dernière.
<<<
L = [6, 7, 5, 4, 3]
n = 0
c = 1
for x in L:
if x == c:
print("l'élément ", c, " est en position ", n)
break
n += 1
else:
print("aucun élément ", c, " trouvé") # affiche aucun élément 1 trouvé
>>>
aucun élément 1 trouvé
Les lignes dépendant de la clause else
seront exécutées dans tous les
cas où l’exécution de la boucle n’est pas interrompue par une
instruction break
ou une instruction return
.
Suppression ou ajout d’éléments lors d’une boucle#
En parcourant la liste en se servant des indices, il est possible de
supprimer une partie de cette liste. Il faut néanmoins faire
attention à ce que le code ne produise pas d’erreur comme
c’est le cas pour le suivant. La boucle for
parcourt
la liste list(range(0, len(li)))
qui n’est pas modifiée en
même temps que l’instruction del li[i:i+2]
.
<<<
li = list(range(0, 10))
print(li) # affiche [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
for i in range(0, len(li)):
if i == 5:
del li[i : i + 2]
print(li[i]) # affiche successivement 0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9 et
# produit une erreur
print(li)
>>>
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
0
1
2
3
4
7
8
9
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 11, in <module>
File "", line 8, in run_python_script_139790774741248
IndexError: list index out of range
Le programme suivant marche parfaitement puisque cette fois-ci la
boucle parcourt la liste li
. En revanche, pour la suppression
d’une partie de celle-ci, il est nécessaire de conserver en
mémoire l’indice de l’élément visité. C’est le rôle de la variable i
.
<<<
li = list(range(0, 10))
print(li) # affiche [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
i = 0
for t in li:
if i == 5:
del li[i : i + 2]
i = i + 1
print(t) # affiche successivement 0, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9
print(li) # affiche [0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9]
>>>
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
0
1
2
3
4
5
8
9
[0, 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9]
Le langage python offre la possibilité de supprimer des éléments
d’une liste alors même qu’on est en train de la parcourir.
Le programme qui suit ne marche pas puisque l’instruction
del i
ne supprime pas un élément de la liste mais l’identificateur
i
qui prendra une nouvelle valeur lors du
passage suivant dans la boucle.
<<<
li = list(range(0, 10))
print(li) # affiche [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
for i in li:
if i == 5:
del i
print(li) # affiche [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
On pourrait construire des exemples similaires dans le cadre de l’ajout d’un élément à la liste. Il est en règle générale déconseillé de modifier une liste, un dictionnaire pendant qu’on le parcourt. Malgré tout, si cela s’avérait indispensable, il convient de faire plus attention dans ce genre de situations.
Fonctions#
Les fonctions sont des petits programmes qui effectuent des tâches plus précises que le programme entier. On peut effectivement écrire un programme sans fonction mais ils sont en général illisibles. Une fonction décrit des traitement à faire sur les arguments qu’elle reçoit en supposant qu’ils existent. Utiliser des fonctions implique de découper un algorithme en tâches élémentaires. Le programme final est ainsi plus facile à comprendre. Un autre avantage est de pouvoir plus facilement isoler une erreur s’il s’en produit une : il suffit de tester une à une les fonctions pour déterminer laquelle retourne un mauvais résultat. L’avantage le plus important intervient lorsqu’on doit effectuer la même chose à deux endroits différentes d’un programme : une seule fonction suffit et elle sera appelée à ces deux endroitsfootnote{Pour les utilisateurs experts : en langage python, les fonctions sont également des variables, elles ont un identificateur et une valeur qui est dans ce cas un morceau de code. Cette précision explique certaines syntaxes du chapitre tkinter sur les interfaces graphiques ou celle introduite en fin de chapitre au paragraphe fonction comme paramètre.
Définition, syntaxe#
Définition D2 : fonction
Une fonction est une partie d’un programme - ou sous-programme - qui fonctionne indépendamment du reste du programme. Elle reçoit une liste de paramètres et retourne un résultat. Le corps de la fonction désigne toute instruction du programme qui est exécutée si la fonction est appelée.
Lorsqu’on écrit ses premiers programme, on écrit souvent des fonctions plutôt longues avant de s’apercevoir que certains parties sont identiques ailleurs. On extrait donc la partie répétée pour en faire une fonction. Avec l’habitude, on finit par écrire des fonctions plus petites et réutilisables.
Syntaxe S6 : Déclaration d’une fonction
def fonction_nom (par_1, ..., par_n) :
instruction_1
...
instruction_n
return res_1, ..., res_n
fonction_nom
est le nom de la fonction, il suit les mêmes règles
que le nom des variables. par_1
à par_n
sont les noms des
paramètres et res_1
à res_n
sont les résultats retournés par
la fonction. Les instructions associées à une fonction doivent
être indentées par rapport au mot-clé def
.
S’il n’y a aucun résultat, l’instruction return
est facultative
ou peut être utilisée seule sans être suivie par une valeur ou une
variable. Cette instruction peut apparaître plusieurs fois dans le
code de la fonction mais une seule d’entre elles sera exécutée.
A partir de ce moment, toute autre instruction de la fonction sera
ignorée. Pour exécuter une fonction ainsi définie, il suffit de
suivre la syntaxe suivante :
Syntaxe S7 : Appel d’une fonction
x_1, ..., x_n = fonction_nom (valeur_1, valeur_2, ..., valeur_n)
Où fonction_nom
est le nom de la fonction,
valeur_1
à valeur_n
sont les noms des paramètres,
x_1
à x_n
reçoivent les résultats retournés par la
fonction. Cette affectation est facultative. Si on ne souhaite
pas conserver les résultats, on peut donc appeler la fonction comme suit :
fonction_nom (valeur_1, valeur_2, ..., valeur_n)
Lorsqu’on commence à programmer, il arrive parfois qu’on confonde
le rôle des mots-clés print
et return
. Il faut se souvenir
que l’instruction print
n’a pas d’impact sur le déroulement
du programme. Elle sert juste à visualiser le contenu d’une variable.
Sans l’instruction return
, toute fonction retourne None
.
Exemple (for)#
Le programme suivant utilise deux fonctions. La première convertit des coordonnées cartésiennes en coordonnées polaires. Elle prend deux réels en paramètres et retourne deux autres réels. La seconde fonction affiche les résultats de la première pour tout couple de valeurs . Elle ne retourne aucun résultat.
<<<
import math
def coordonnees_polaires(x, y):
rho = math.sqrt(x * x + y * y) # calcul la racine carrée de x*x+y*y
theta = math.atan2(y, x) # calcule l'arc tangente de y/x en tenant
# compte des signes de x et y
return rho, theta
def affichage(x, y):
r, t = coordonnees_polaires(x, y)
print("cartésien (%f,%f) --> polaire (%f,%f degrés)" % (x, y, r, math.degrees(t)))
affichage(1, 1)
affichage(0.5, 1)
affichage(-0.5, 1)
affichage(-0.5, -1)
affichage(0.5, -1)
>>>
cartésien (1.000000,1.000000) --> polaire (1.414214,45.000000 degrés)
cartésien (0.500000,1.000000) --> polaire (1.118034,63.434949 degrés)
cartésien (-0.500000,1.000000) --> polaire (1.118034,116.565051 degrés)
cartésien (-0.500000,-1.000000) --> polaire (1.118034,-116.565051 degrés)
cartésien (0.500000,-1.000000) --> polaire (1.118034,-63.434949 degrés)
Paramètres avec des valeurs par défaut#
Lorsqu’une fonction est souvent appelée avec les mêmes valeurs pour ses paramètres, il est possible de spécifier pour ceux-ci une valeur par défaut.
Syntaxe S8 : Valeurs par défaut
def fonction_nom (param_1, param_2 = valeur_2, ..., param_n = valeur_n):
...
Où fonction_nom
est le nom de la fonction.
param_1
à param_n
sont les noms des paramètres,
valeur_2
à valeur_n
sont les valeurs par défaut
des paramètres param_2
à param_n
. La seule contrainte
lors de cette définition est que si une valeur par défaut
est spécifiée pour un paramètre, alors tous ceux qui
suivent devront eux aussi avoir une valeur par défaut.
Exemple :
<<<
def commander_carte_orange(nom, prenom, paiement="carte", nombre=1, zone=2):
print("nom : ", nom)
print("prénom : ", prenom)
print("paiement : ", paiement)
print("nombre : ", nombre)
print("zone :", zone)
commander_carte_orange("Dupré", "Xavier", "chèque")
# les autres paramètres nombre et zone auront pour valeur
# leurs valeurs par défaut
>>>
nom : Dupré
prénom : Xavier
paiement : chèque
nombre : 1
zone : 2
Il est impossible qu’un paramètre sans valeur par défaut associée se situe après un paramètre dont une valeur par défaut est précisée. Le programme suivant ne pourra être exécuté.
def commander_carte_orange (nom, prenom, paiement="carte", nombre=1, zone):
print("nom : ", nom)
# ...
Il déclenche l’erreur suivante :
File "problem_zone.py", line 1
def commander_carte_orange (nom, prenom, paiement = "carte", nombre = 1, zone):
SyntaxError: non-default argument follows default argument
Les valeurs par défaut de type modifiable (liste, dictionnaire, ensemble, classes) peuvent introduire des erreurs inattendues dans les programmes comme le montre l’exemple suivant :
<<<
def fonction(l=[0, 0]):
l[0] += 1
return l
print(fonction()) # affiche [1,0] : résultat attendu
print(fonction()) # affiche [2,0] : résultat surprenant
print(fonction([0, 0])) # affiche [1,0] : résultat attendu
>>>
[1, 0]
[2, 0]
[1, 0]
L’explication provient du fait que la valeur par défaut est une liste qui n’est pas recréée à chaque appel : c’est la même liste à chaque fois que la fonction est appelée sans paramètre. Pour remédier à cela, il faudrait écrire :
<<<
import copy
def fonction(l=[0, 0]):
l = copy.copy(l)
l[0] += 1
return l
>>>
L’exercice Hypercube et autres exercices propose un exemple plus complet, voire retors.
Ordre des paramètres#
Le paragraphe Définition, syntaxe a présenté la syntaxe d’appel a une fonction. Lors de l’appel, le nom des paramètres n’intervient plus, supposant que chaque paramètre reçoit pour valeur celle qui a la même position que lui lors de l’appel à la fonction. Il est toutefois possible de changer cet ordre en précisant quel paramètre doit recevoir quelle valeur.
x_1, ..., x_n = fonction_nom (param_1 = valeur_1, ..., param_n = valeur_n)
Où fonction_nom
est le nom de la fonction,
param_1
à param_n
sont les noms des paramètres,
valeur_1
à valeur_n
sont les valeurs que reçoivent
ces paramètres. Avec cette syntaxe, l’ordre d’écriture
n’importe pas. La valeur valeur_i
sera toujours attribuée
à param_i
. Les variables x_1
à x_n
reçoivent les
résultats retournés par la fonction. L’ordre des résultats
ne peut pas être changé. S’il y a plusieurs résultats retournés,
il est impossible de choisir lesquels conserver : soit tous, soit aucun.
Exemple :
<<<
def identite(nom, prenom):
print("nom : ", nom, " prénom : ", prenom)
identite("Xavier", "Dupré") # nom : Xavier prénom : Dupré
identite(prenom="Xavier", nom="Dupré") # nom : Dupré prénom : Xavier
>>>
nom : Xavier prénom : Dupré
nom : Dupré prénom : Xavier
Cette possibilité est intéressante surtout lorsqu’il y a de nombreux paramètres par défaut et que seule la valeur d’un des derniers paramètres doit être changée.
<<<
def commander_carte_orange(paiement="carte", nombre=1, zone=2):
print("paiement : ", paiement)
print("nombre : ", nombre)
print("zone :", zone)
commander_carte_orange(zone=5) # seule la valeur par défaut
# du paramètre zone sera changée
>>>
paiement : carte
nombre : 1
zone : 5
Surcharge de fonction#
Contrairement à d’autres langages, python n’autorise pas la surcharge de fonction. Autrement dit, il n’est pas possible que plusieurs fonctions portent le même nom même si chacune d’entre elles a un nombre différent de paramètres.
<<<
def fonction(a, b):
return a + b
def fonction(a, b, c):
return a + b + c
print(fonction(5, 6))
print(fonction(5, 6, 7))
>>>
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 11, in <module>
File "", line 9, in run_python_script_139790771996544
TypeError: run_python_script_139790771996544.<locals>.fonction() missing 1 required positional argument: 'c'
Le petit programme précédent est syntaxiquement correct mais
son exécution génère une erreur parce que la seconde définition
de la fonction fonction
efface la première.
Commentaires#
Le langage python propose une fonction help
qui retourne
pour chaque fonction un commentaire ou mode d’emploi qui indique
comment se servir de cette fonction. L’exemple suivant affiche
le commentaire associé à la fonction round
.
>>> help (round)
Help on built-in function round:
round(...)
round(number[, ndigits]) -> floating point number
Round a number to a given precision in decimal digits (default 0 digits).
This always returns a floating point number. Precision may be negative.
Lorsqu’on utilise cette fonction help
sur la fonction
coordonnees_polaires
définie dans l’exemple du paragraphe
précédent, le message affiché n’est pas des plus explicites.
>>> help (coordonnees_polaires)
Help on function coordonnees_polaires in module __main__:
coordonnees_polaires(x, y)
Pour changer ce message, il suffit d’ajouter en première ligne du code de la fonction une chaîne de caractères.
<<<
import math
def coordonnees_polaires(x, y):
"""
convertit des coordonnées cartésiennes en coordonnées polaires
(x,y) --> (pho,theta)
"""
rho = math.sqrt(x * x + y * y)
theta = math.atan2(y, x)
return rho, theta
help(coordonnees_polaires)
>>>
Help on function coordonnees_polaires in module sphinx_runpython.runpython.sphinx_runpython_extension:
coordonnees_polaires(x, y)
convertit des coordonnées cartésiennes en coordonnées polaires
(x,y) --> (pho,theta)
Le programme affiche alors un message d’aide nettement plus explicite. Il est conseillé d’écrire ce commentaire pour toute nouvelle fonction avant même que son corps ne soit écrit. L’expérience montre qu’on oublie souvent de l’écrire après.
Paramètres modifiables#
Les paramètres de types immuables et modifiables se comportent de manières différentes à l’intérieur d’une fonction. Ces paramètres sont manipulés dans le corps de la fonction, voire modifiés parfois. Selon le type du paramètre, ces modifications ont des répercussions à l’extérieur de la fonction.
Les types immuables ne peuvent être modifiés et cela reste vrai. Lorsqu’une fonction accepte un paramètre de type immuable, elle ne reçoit qu’une copie de sa valeur. Elle peut donc modifier ce paramètre sans que la variable ou la valeur utilisée lors de l’appel de la fonction n’en soit affectée. On appelle ceci un passage de paramètre par valeur. A l’opposé, toute modification d’une variable d’un type modifiable à l’intérieur d’une fonction est répercutée à la variable qui a été utilisée lors de l’appel de cette fonction. On appelle ce second type de passage un passage par adresse.
L’exemple suivant utilise une fonction somme_n_premier_terme
qui modifie ces deux paramètres. Le premier n
, est immuable,
sa modification n’a aucune incidence sur la variable nb
.
En revanche, le premier élément du paramètre liste
reçoit
la valeur 0. Le premier élément de la liste l
n’a plus la
même valeur après l’appel de la fonction somme_n_premier_terme
que celle qu’il avait avant.
<<<
def somme_n_premier_terme(n, liste):
"""calcul la somme des n premiers termes d'une liste"""
somme = 0
for i in liste:
somme += i
n -= 1 # modification de n (type immuable)
if n <= 0:
break
liste[0] = 0 # modification de liste (type modifiable)
return somme
l = [1, 2, 3, 4]
nb = 3
print("avant la fonction ", nb, l) # affiche avant la fonction 3 [1, 2, 3, 4]
s = somme_n_premier_terme(nb, l)
print("après la fonction ", nb, l) # affiche après la fonction 3 [0, 2, 3, 4]
print("somme : ", s) # affiche somme : 6
>>>
avant la fonction 3 [1, 2, 3, 4]
après la fonction 3 [0, 2, 3, 4]
somme : 6
La liste l
est modifiée à l’intérieur de la fonction
somme_n_premier_terme
comme l’affichage suivant le
montre. En fait, à l’intérieur de la fonction, la liste
l
est désignée par l’identificateur liste
, c’est
la même liste. La variable nb
est d’un type immuable.
Sa valeur a été recopiée dans le paramètre n
de la
fonction somme_n_premier_terme
. Toute modification de n
à l’intérieur de cette fonction n’a aucune répercussion
à l’extérieur de la fonction.
Passage par adresse
Dans l’exemple précédent, il faut faire distinguer le fait que
la liste passée en paramètre ne soit que modifiée et
non changée. L’exemple suivant inclut une fonction
qui affecte une nouvelle valeur au paramètre liste
sans pour autant modifier la liste envoyée en paramètre.
def fonction (liste):
liste = []
liste = [0,1,2]
print(liste) # affiche [0,1,2]
fonction(liste)
print(liste) # affiche [0,1,2]
Il faut considérer dans ce programme que la fonction fonction
reçoit un paramètre appelé liste
mais utilise tout de suite
cet identificateur pour l’associer à un contenu différent.
L’identificateur liste
est en quelque sorte passé du statut
de paramètre à celui de variable locale. La fonction associe
une valeur à liste
- ici, une liste vide - sans toucher
à la valeur que cet identificateur désignait précédemment.
Le programme qui suit est différent du précédent mais produit les
mêmes effets. Ceci s’explique par le fait que le mot-clé del
ne supprime pas le contenu d’une variable mais seulement son
identificateur. Le langage python détecte ensuite qu’un objet
n’est plus désigné par aucun identificateur pour le supprimer.
Cette remarque est à rapprocher de celles du paragraphe
Copie d’instances.
<<<
def fonction(liste):
del liste
liste = [0, 1, 2]
print(liste) # affiche [0,1,2]
fonction(liste)
print(liste) # affiche [0,1,2]
>>>
[0, 1, 2]
[0, 1, 2]
Le programme qui suit permet cette fois-ci de vider la liste
liste
passée en paramètre à la fonction fonction
.
La seule instruction de cette fonction modifie vraiment le
contenu désigné par l’identificateur liste
et cela se
vérifie après l’exécution de cette fonction.
<<<
def fonction(liste):
del liste[0 : len(liste)] # on peut aussi écrire : liste[:] = []
liste = [0, 1, 2]
print(liste) # affiche [0,1,2]
fonction(liste)
print(liste) # affiche []
>>>
[0, 1, 2]
[]
Fonction récursive#
Définition D3 : fonction récursive
Une fonction récursive est une fonction qui s’appelle elle-même.
La fonction récursive la plus fréquemment citée en exemple est la fonction factorielle. Celle-ci met en évidence les deux composantes d’une fonction récursive, la récursion proprement dite et la condition d’arrêt.
def factorielle(n):
if n == 0: return 1
else: return n * factorielle(n-1)
La dernière ligne de la fonction factorielle
est la
récursion tandis que la précédente est la condition d’arrêt,
sans laquelle la fonction ne cesserait de s’appeler, empêchant
le programme de terminer son exécution. Si celle-ci est mal
spécifiée ou absente, l’interpréteur python affiche une suite
ininterrompue de messages. python n’autorise pas plus de
1000 appels récursifs : factorielle(999)
provoque nécessairement
une erreur d’exécution même si la condition d’arrêt est bien spécifiée.
Traceback (most recent call last):
File "fact.py", line 5, in <module>
factorielle(999)
File "fact.py", line 3, in factorielle
else : return n * factorielle(n-1)
File "fact.py", line 3, in factorielle
else : return n * factorielle(n-1)
...
La liste des messages d’erreurs est aussi longue qu’il y a eu d’appels à la fonction récursive. Dans ce cas, il faut transformer cette fonction en une fonction non récursive équivalente, ce qui est toujours possible.
def factorielle_non_recursive(n):
r = 1
for i in range (2, n+1) :
r *= i
return r
Portée des variables, des paramètres#
Lorsqu’on définit une variable, elle n’est pas utilisable partout dans le programme. Par exemple, elle n’est pas utilisable avant d’avoir été déclarée au moyen d’une affectation. Le court programme suivant déclenche une erreur.
<<<
print(x) # déclenche une erreur
>>>
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 4, in <module>
File "", line 3, in run_python_script_139790773971072
NameError: name 'x' is not defined
Il est également impossible d’utiliser une variable à l’extérieur d’une fonction où elle a été déclarée. Plusieurs fonctions peuvent ainsi utiliser le même nom de variable sans qu’à aucun moment, il n’y ait confusion. Le programme suivant déclenche une erreur identique à celle reproduite ci-dessus.
<<<
def portee_variable(x):
var = x
print(var)
portee_variable(3)
print(var) # déclenche une erreur car var est déclarée dans
# la fonction portee_variable
>>>
3
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 10, in <module>
File "", line 8, in run_python_script_139790773826368
NameError: name 'var' is not defined
Définition D4 : portée d’un variable
La portée d’une variable associée à un identificateur recouvre la portion du programme à l’intérieur de laquelle ce même identificateur la désigne. Ceci implique que, dans cette portion de code, aucune autre variable, aucune autre fonction, aucune autre classe, ne peut porter le même identificateur.
Une variable n’a donc d’existence que dans la fonction dans laquelle elle est déclarée. On appelle ce type de variable une variable locale. Par défaut, toute variable utilisée dans une fonction est une variable locale.
Définition D5 : variable locale
Une variable locale est une variable dont la portée est réduite à une fonction.
Par opposition aux variables locales, on définit les variables globales qui sont déclarées à l’extérieur de toute fonction.
Définition D6 : variable globale
Une variable globale est une variable dont la portée est l’ensemble du programme.
L’exemple suivant mélange variable locale et variable globale.
L’identificateur n
est utilisé à la fois pour désigner une
variable globale égale à 1 et une variable locale égale à 1.
A l’intérieur de la fonction, n
désigne la variable locale
égale à 2. A l’extérieur de la fonction, n
désigne la
variable globale égale à 1.
<<<
n = 1 # déclaration d'une variable globale
def locale_globale():
n = 2 # déclaration d'une variable locale
print(n) # affiche le contenu de la variable locale
print(n) # affiche 1
locale_globale() # affiche 2
print(n) # affiche 1
>>>
1
2
1
Il est possible de faire référence aux variables globales
dans une fonction par l’intermédiaire du mot-clé global
.
Celui-ci indique à la fonction que l’identificateur n
n’est plus une variable locale mais désigne une variable
globale déjà déclarée.
<<<
n = 1 # déclaration d'une variable globale
def locale_globale():
global n # cette ligne indique que n désigne la variable globale
n = 2 # change le contenu de la variable globale
print(n) # affiche le contenu de la variable globale
print(n) # affiche 1
locale_globale() # affiche 2
print(n) # affiche 2
>>>
1
2
1
Cette possibilité est à éviter le plus possible car on
peut considérer que locale_globale
est en fait une fonction avec
un paramètre caché. La fonction locale_globale
n’est
plus indépendante des autres fonctions puisqu’elle modifie une
des données du programme.
Portée des fonctions#
Le langage python considère les fonctions également comme des variables d’un type particulier. La portée des fonctions obéit aux mêmes règles que celles des variables. Une fonction ne peut être appelée que si elle a été définie avant son appel.
<<<
def factorielle(n):
# ...
return 1
print(type(factorielle)) # affiche <type 'function'>
>>>
<class 'function'>
Comme il est possible de déclarer des variables locales,
il est également possible de définir des fonctions locales ou
fonctions imbriquées. Une fonction locale n’est appelable
qu’à l’intérieur de la fonction dans laquelle elle est définie.
Dans l’exemple suivant, la fonction affiche_pair
inclut une
fonction locale qui n’est appelable que par cette fonction affiche_pair
.
<<<
def affiche_pair():
def fonction_locale(i): # fonction locale ou imbriquée
if i % 2 == 0:
return True
else:
return False
for i in range(0, 10):
if fonction_locale(i):
print(i)
affiche_pair()
fonction_locale(5) # l'appel à cette fonction locale
# déclenche une erreur d'exécution
>>>
0
2
4
6
8
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 14, in <module>
File "", line 12, in run_python_script_139790774231296
NameError: name 'fonction_locale' is not defined
A l’intérieur d’une fonction locale, le mot-clé global
désigne
toujours les variables globales du programme et non les variables
de la fonction dans laquelle cette sous-fonction est définie.
Nombre de paramètres variable#
Il est possible de définir des fonctions qui prennent un nombre indéterminé de paramètres, lorsque celui-ci n’est pas connu à l’avance. Hormis les paramètres transmis selon le mode présenté dans les paragraphes précédents, des informations peuvent être ajoutées à cette liste lors de l’appel de la fonction, ces informations sont regroupées soit dans une liste de valeurs, soit dans une liste de couples (identificateur, valeur). La déclaration d’une telle fonction obéit à la syntaxe suivante :
Syntaxe S9 : Nombre indéfini de paramètres
def fonction (param_1, ..., param_n, *liste, **dictionnaire) :
Où fonction
est un nom de fonction, param_1
à param_n
sont des paramètres de la fonction, liste
est le nom de la liste
qui doit recevoir la liste des valeurs seules envoyées à la fonction
et qui suivent les paramètres (plus précisément, c’est un tuple),
dictionnaire
reçoit la liste des couples (identificateur, valeur).
L’appel à cette fonction suit quant à lui la syntaxe suivante :
fonction (valeur_1, ..., valeur_n,
liste_valeur_1, ..., liste_valeur_p,
nom_1 = v_1, ..., nom_q = v_q)
Où fonction
est un nom de fonction, valeur_1
à
valeur_n
sont les valeurs associées aux paramètres
param_1
à param_n
, liste_valeur_1
à
liste_valeur_p
formeront la liste liste
, les couples
nom_1 : v_1
à nom_q : v_q
formeront le dictionnaire
dictionnaire
.
Exemple :
<<<
def fonction(p, *l, **d):
print("p = ", p)
print("liste (tuple) l :", l)
print("dictionnaire d :", d)
fonction(1, 2, 3, a=5, b=6) # 1 est associé au paramètre p
# 2 et 3 sont insérés dans la liste l
# a=5 et b=6 sont insérés dans le dictionnaire d
>>>
p = 1
liste (tuple) l : (2, 3)
dictionnaire d : {'a': 5, 'b': 6}
A l’instar des paramètres par défaut, la seule contrainte de
cette écriture est la nécessité de respecter l’ordre dans
lequel les informations doivent apparaître. Lors de l’appel,
les valeurs sans précision de nom de paramètre seront placées
dans une liste (ici le tuple l
). Les valeurs associées à un nom
de paramètre seront placées dans un dictionnaire (ici d
).
Les valeurs par défaut sont obligatoirement placées après les paramètres
non nommés explicitement.
Une fonction qui accepte des paramètres en nombre variable peut à son
tour appeler une autre fonction acceptant des paramètres en nombre variable.
Il faut pour cela se servir du symbole *
afin de transmettre à
fonction
les valeurs reçues par fonction2
.
<<<
def fonction(p, *l, **d):
print("p = ", p)
print("liste l :", l)
print("dictionnaire d :", d)
def fonction2(p, *l, **d):
l += (4,) # on ajoute une valeur au tuple
d["c"] = 5 # on ajoute un couple (paramètre,valeur)
fonction(p, *l, **d) # ne pas oublier le symbole *
fonction2(1, 2, 3, a=5, b=6)
>>>
p = 1
liste l : (2, 3, 4)
dictionnaire d : {'a': 5, 'b': 6, 'c': 5}
Ecriture simplifiée pour des fonctions simples : lambda#
Lorsque le code d’une fonction tient en une ligne et est le
résultat d’une expression, il est possible de condenser son
écriture à l’aide du mot-clé lambda
.
nom_fonction = lambda param_1, ..., param_n : expression
nom_fonction
est le nom de la fonction, param_1
à param_n
sont les paramètres de cette fonction (ils peuvent également
recevoir des valeurs par défaut), expression
est l’expression
retournée par la fonction.
L’exemple suivant utilise cette écriture pour définir la fonction
min
retournant le plus petit entre deux nombres positifs.
<<<
min = lambda x, y: (abs(x + y) - abs(x - y)) / 2
print(min(1, 2)) # affiche 1
print(min(5, 4)) # affiche 4
>>>
1.0
4.0
Cette écriture correspond à l’écriture non condensée suivante :
<<<
def min(x, y):
return (abs(x + y) - abs(x - y)) / 2
print(min(1, 2)) # affiche 1
print(min(5, 4)) # affiche 4
>>>
1.0
4.0
La fonction lambda
considère le contexte de fonction qui
la contient comme son contexte. Il est possible de créer des
fonctions lambda
mais celle-ci utiliseront le contexte
dans l’état où il est au moment de son exécution et
non au moment de sa création.
<<<
fs = []
for a in range(0, 10):
f = lambda x: x + a
fs.append(f)
for f in fs:
print(f(1)) # le programme affiche 10 fois 10 de suite
# car la variable a vaut dix à la fin de la boucle
>>>
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Pour que le programme affiche les entiers de 1 à 10, il faut
préciser à la fonction lambda
une variable y
égale à a
au moment de la création de la fonction et qui sera intégrée au contexte
de la fonction lambda
:
<<<
fs = []
for a in range(0, 10):
f = lambda x, y=a: x + y # ligne changée
fs.append(f)
for f in fs:
print(f(1))
>>>
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Fonctions générateur#
Le mot-clé yield
est un peu à part. Utilisé à l’intérieur d’une fonction,
il permet d’interrompre le cours de son exécution à un endroit
précis de sorte qu’au prochain appel de cette fonction,
celle-ci reprendra le cours de son exécution exactement au
même endroit avec des variables locales inchangées. Le mot-clé
return
ne doit pas être utilisé. Ces fonctions ou
générateurs
sont utilisées en couple avec le mot-clé for
pour simuler un ensemble.
L’exemple suivant implémente une fonction fonction_yield
qui simule
l’ensemble des entiers compris entre 0 et n exclu
<<<
def fonction_yield(n):
i = 0
while i < n - 1:
print("yield 1") # affichage : pour voir ce que fait le programme
yield i # arrête la fonction qui reprendra
i = i + 1 # à la ligne suivante lors du prochain appel
print("yield 2") # affichage : pour voir ce que fait le programme
yield i # arrête la fonction qui ne reprendra pas
# lors du prochain appel car le code de la fonction
# prend fin ici
for a in fonction_yield(2):
print(a) # affiche tous les éléments que retourne la
# fonction fonction_yield, elle simule la liste
# [0,1]
print("-----------------------------------------------")
for a in fonction_yield(3):
print(a) # nouvel appel, l'exécution reprend
# au début de la fonction,
# affiche tous les éléments que retourne la
# fonction fonction_yield, elle simule la liste
# [0,1,2]
>>>
yield 1
0
yield 2
1
-----------------------------------------------
yield 1
0
yield 1
1
yield 2
2
Le programme affiche tous les entiers compris entre 0 et 4 inclus ainsi que le
texte "yield 1"
ou "yield 2"
selon l’instruction yield
qui a
retourné le résultat. Lorsque la fonction a finalement terminé
son exécution, le prochain appel agit comme si c’était la première
fois qu’on l’appelait.
Identificateur appelable#
La fonction callable
retourne un booléen permettant de savoir si un
identificateur est une fonction (voir Classes),
de savoir par conséquent si tel identificateur est appelable comme une fonction.
<<<
x = 5
def y():
return None
print(callable(x)) # affiche False car x est une variable
print(callable(y)) # affiche True car y est une fonction
>>>
False
True
Compilation dynamique (eval)#
Cette fonction a déjà été abordée lors des paragraphes
:Fonction print, repr et conversion en chaîne de caractères ou Fonction eval. Elle évalue toute
chaîne de caractères contenant une expression écrite avec la syntaxe du
langage python. Cette expression peut utiliser toute variable ou
toute fonction accessible au moment où est appelée la fonction eval
.
<<<
x = 3
y = 4
print(eval("x*x+y*y+2*x*y")) # affiche 49
print((x + y) ** 2) # affiche 49
>>>
49
49
Si l’expression envoyée à la fonction eval
inclut une
variable non définie, l’interpréteur python génère une erreur
comme le montre l’exemple suivant.
<<<
x = 3
y = 4
print(eval("x*x+y*y+2*x*y+z"))
>>>
[runpythonerror]
Traceback (most recent call last):
exec(obj, globs, loc)
File "", line 6, in <module>
File "", line 5, in run_python_script_139790726141376
File "<string>", line 1, in <module>
NameError: name 'z' is not defined
La variable z
n’est pas définie et l’expression n’est pas évaluable.
L’erreur se produit dans une chaîne de caractères traduite en programme
informatique, c’est pourquoi l’interpréteur ne peut pas situer
l’erreur dans un fichier. L’erreur ne se produit dans aucun fichier,
cette chaîne de caractères pourrait être définie dans un autre.
Compilation dynamique (compile, exec)#
Plus complète que la fonction
eval,
la fonction compile
permet d’ajouter une ou plusieurs fonctions au programme, celle-ci étant
définie par une chaîne de caractères. Le code est d’abord compilé
(fonction compile
) puis incorporé au programme
(fonction exec)
comme le montre l’exemple suivant.
<<<
import math
str = """def coordonnees_polaires(x,y):
rho = math.sqrt(x*x+y*y)
theta = math.atan2 (y,x)
return rho, theta""" # fonction définie par une chaîne de caractères
obj = compile(str, "", "exec") # fonction compilée
exec(obj) # fonction incorporée au programme
print(coordonnees_polaires(1, 1)) # affiche (1.4142135623730951, 0.78539816339744828)
>>>
(1.4142135623730951, 0.7853981633974483)
La fonction compile
prend en fait trois arguments. Le premier est la
chaîne de caractères contenant le code à compiler. Le second paramètre
(""
dans l’exemple) contient un nom de fichier dans lequel seront
placées les erreurs de compilation. Le troisième paramètre est une chaîne de
caractères à choisir parmi « exec » ou « eval ». Selon ce choix, ce sera la
fonction exec
ou eval
qui devra être utilisée pour agréger le
résultat de la fonction compile
au programme. L’exemple suivant donne
un exemple d’utilisation de la fonction compile
avec la fonction eval
.
<<<
import math
str = """math.sqrt(x*x+y*y)""" # expression définie par une chaîne de caractères
obj = compile(str, "", "eval") # expression compilée
x = 1
y = 2
print(eval(obj)) # résultat de l'expression
>>>
2.23606797749979
Indentation#
L’indentation est synonyme de décalage. Pour toute boucle,
test, fonction, et plus tard, toute définition de classe,
le fait d’indenter ou décaler les lignes permet de définir
une dépendance d’un bloc de lignes par rapport à un autre.
Les lignes indentées par rapport à une boucle for
dépendent de celle-ci puisqu’elle seront exécutées à chaque
passage dans la boucle. Les lignes indentées par rapport au
mot-clé def
sont considérées comme faisant partie du
corps de la fonction.
IndentationError est l’erreur que l’interpréteur python retourne en cas de mauvaise indentation (voir tests).
Contrairement à d’autres langages comme le
C ou
PERL,
python n’utilise pas de délimiteurs pour regrouper les lignes.
L’indentation, souvent présentée comme un moyen de rendre
les programmes plus lisibles, est ici intégrée à la syntaxe du
langage. Il n’y a pas non plus de délimiteurs entre deux
instructions autre qu’un passage à la ligne. Le caractère \
placé à la fin d’une ligne permet de continuer l’écriture
d’une instruction à la ligne suivante.
Fonctions usuelles#
Certaines fonctions sont communes aux dictionnaires et aux listes, elles sont également définis pour de nombreux objets présents dans les extensions du langages. Quelque soit le contexte, le résultat attendu à la même signification. Les plus courantes sont présentées plus bas.
La fonction map()
permet d’écrire des boucles de façon simplifiée.
Elle est utile dans le cas où on souhaite appliquer la même fonction
à tous les éléments d’un ensemble. Par exemple les deux dernières
lignes du programme suivant sont équivalentes.
<<<
def est_pair(n):
return n % 2 == 0
l = [0, 3, 4, 4, 5, 6]
print([est_pair(i) for i in l]) # affiche [0, 1, 0, 0, 1, 0]
print(map(est_pair, l))
print(list(map(est_pair, l))) # affiche [0, 1, 0, 0, 1, 0]
>>>
[True, False, True, True, False, True]
<map object at 0x7f239535fb80>
[True, False, True, True, False, True]
La fonction map()
retourne un itérateur et non un ensemble. Cela explique le second résultat du programme
précédent. Pour obtenir les résultats, il faut explicitement parcourir l’ensemble des
résultats. C’est ce que fait la dernière instruction. La fonction
map()
est une fonction générateur.
Elle peut aider à simplifier l’écriture lorsque plusieurs listes sont impliquées.
Ici encore, les deux dernières lignes sont équivalentes.
<<<
def addition(x, y):
return x + y
li = [0, 3, 4, 4, 5, 6]
mo = [1, 3, 4, 5, 6, 8]
print([addition(li[i], mo[i]) for i in range(0, len(li))])
print(list(map(addition, li, mo))) # affiche [1, 6, 8, 9, 11, 14]
>>>
[1, 6, 8, 9, 11, 14]
[1, 6, 8, 9, 11, 14]
Il est possible de substituer d’utiliser la fonction map
pour obtenir l’équivalent de la fonction
zip.
<<<
li = [0, 3, 4, 4, 5, 6]
mo = [1, 3, 4, 5, 6, 8]
print(list(map((lambda x, y: (x, y)), li, mo)))
print(list(zip(li, mo)))
>>>
[(0, 1), (3, 3), (4, 4), (4, 5), (5, 6), (6, 8)]
[(0, 1), (3, 3), (4, 4), (4, 5), (5, 6), (6, 8)]
Comme pour les dictionnaires, la fonction
sorted
permet de parcourir les éléments d’une liste de façon ordonnée.
Les deux exemples qui suivent sont presque équivalents. Dans le second,
la liste li
demeure inchangée alors qu’elle est triée dans le premier programme.
<<<
li = [4, 5, 3, -6, 7, 9]
for n in sorted(li): # on parcourt la liste li
print(n) # de façon triée
print(li) # la liste li n'est pas triée
li.sort() # la liste est triée
for n in li:
print(n)
>>>
-6
3
4
5
7
9
[4, 5, 3, -6, 7, 9]
-6
3
4
5
7
9
La fonction enumerate()
permet d’éviter l’emploi de la fonction range
lorsqu’on souhaite parcourir une liste alors que l’indice et l’élément sont nécessaires.
<<<
li = [4, 5, 3, -6, 7, 9]
for i in range(0, len(li)):
print(i, li[i])
print("--")
for i, v in enumerate(li):
print(i, v)
>>>
0 4
1 5
2 3
3 -6
4 7
5 9
--
0 4
1 5
2 3
3 -6
4 7
5 9
Voici la liste non exhaustive de fonctions définies par le langage python sans qu’aucune extension ne soit nécessaire.
|
Retourne la valeur absolue de |
|
Dit si la variable |
|
Retourne le caractère associé au code numérique |
|
Compare |
|
Retourne l’ensemble des méthodes associées à |
|
Parcourt un ensemble itérable (voir paragraphe Indentation. |
|
Retourne l’aide associée à |
|
Retourne un identifiant unique associé à l’objet |
|
Dit si l’objet |
|
Dit si la classe |
|
Retourne la longueur de |
|
Applique la fonction |
|
Retourne le plus grand élément de |
|
Retourne le plus petit élément de |
|
Fonction réciproque de |
|
Construit la liste des entiers de |
|
Recharge un module (voir Module ou extension). |
|
Retourne une chaîne de caractères qui représente l’objet |
|
Arrondi |
|
Tri un ensemble itérable (voir paragraphe Indentation) |
|
Retourne une chaîne de caractères qui représente l’objet |
|
Retourne la somme de l’ensemble |
|
Retourne le type de la variable |
|
Construit une liste de tuples au lieu d’un tuple de listes. |
Constructions classiques#
Il fait aller à Constructions classiques.
Ces paragraphes qui suivent décrivent des schémas qu’on retrouve dans les programmes dans de nombreuses situations. Ce sont des combinaisons simples d’une ou deux boucles, d’un test, d’une liste, d’un dictionnaire.